大蜡螟幼虫肠道中降解聚乙烯微生物的鉴定及表征
聚乙烯稳定且优秀的性能使其被广泛应用于人类生产生活的各个领域，成为近年来世界范围内生产量和需求量最大的塑料制品原材料之一。其难以被分解的化学结构及使用完毕后不当的处理方法也造成废弃聚乙烯在自然界中大量存积，持续污染水体、土壤并对植物、动物甚至人类造成直接或潜在的危害。目前已在多片水域、陆地、多种生物体内及可食用产品中发现聚乙烯的存在。传统处理废弃聚乙烯制品的方法会造成资源浪费且对环境产生不可逆的污染。因此生物降解聚乙烯的相关研究，如探寻可降解聚乙烯的微生物成为了近几年的关注热点之一。有研究发现，大蜡螟可取食聚乙烯并通过肠道微生物的作用将其分解为乙二醇。本实验室前期将大蜡螟幼虫作为实验对象，以聚乙烯为唯一碳源，从其肠道中筛选出LYF-1、LYF-2两株细菌，并进行了部分生理生化鉴定。本论文从多个方面对这两株细菌的生长及降解特性进行了进一步的探究，并得到如下结果： 1.绘制LYF-1、LYF-2在37℃及28℃两温度条件下的生长曲线，并通过生长曲线确定两菌生长进入稳定期的时间。通过测定培养液稳定期的OD600值，探究在两温度条件下培养LYF-1、LYF-2的最适装液量、最适接菌量及最适初始pH范围。结果显示，在两温度条件下，LYF-1、LYF-2的生长状态良好，但生长周期有明显不同：37℃条件下两菌的稳定期短但繁殖速度较快，28℃条件下两菌的稳定期长但繁殖速度较慢。在两温度条件下培养LYF-1、LYF-2的最适装液量均为30ml；最适pH范围为6-7；最适接种量则未出现明显规律。 2.将LYF-1在发酵罐中扩大培养，分离产物得到菌体和胞外液。将菌体、胞外液及两者混合物分别涂抹在聚乙烯薄膜上，以探究不同组分对聚乙烯的降解效果。24h后观察到涂于菌体组、两者混合物组表面的物质均发生干裂，完全与聚乙烯薄膜脱离。涂抹于胞外液组的溶液则在薄膜上蒸发并有部分物质残留，30d后仍未发现薄膜形态上的变化。证明该实验方法不可行。 3.将LYF-1、LYF-2两菌分别单独及混合接种到以线性低密度聚乙烯颗粒为唯一碳源的M9液体培养基中，同时设置接种大肠杆菌的阴性对照组和不接种任何菌的空白对照组。降解33d后将培养基制成冻干粉末。通过傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析各组冻干粉末及聚乙烯颗粒的基团变化。结果证实两菌对线性低密度聚乙烯有一定程度的降解能力。 4.将LYF-1、LYF-2两菌分别单独及混合混合接种到以两种常见聚乙烯薄膜为唯一碳源的M9液体培养基中，同时设置无菌的M9液体对照组和ddH2O对照组。降解12d后通过扫描电子显微镜观察各组聚乙烯薄膜的变化。结果显示，LYF-1、LYF-2能够对聚乙烯薄膜产生降解作用且效果明显：单独接种LYF-1、LYF-2组的聚乙烯薄膜出现明显褶皱，呈现凹凸不平的状态，在扫描电子显微镜下可观察到孔洞状或丝絮状裂痕；混合接种LYF-1、LYF-2组的聚乙烯薄膜褶皱状态更为强烈，出现肉眼可见的小孔洞，在扫描电子显微镜下可观察到孔洞周围呈现大量絮状或片状破碎。 5.在37℃及28℃两温度条件下设置同上分组实验，通过每2d测OD600值和将培养液于涂平板观察菌的生长量两种方式来评价菌种的生长状况，探究其与聚乙烯降解效果之间的关联性。结果显示OD600值的大小并不能全然揭示菌的生长状况。且未发现OD600值大小和菌的生长状况两指标与聚乙烯降解效果的直接关联。两温度条件下接菌组聚乙烯的形态变化未展现出明显的差异性。
大蜡螟幼虫;肠道微生物;聚乙烯;生理生化;降解特性
浙江师范大学
硕士
动物学
阮永明
2021
中文
S895.9
2021-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）